风浪补偿系统的海上试验设备及试验方法

摘要

本发明公开了一种风浪补偿系统的海上试验设备及试验方法，包括被测试的风浪补偿系统设备（1）、吊钩（2）、试验配重（3）、标尺配重（4）、钢丝绳（5）、第一浮力球（6）、小标尺（7）、第二浮力球（8）、大标尺（9）、第一摄像机（10）、第二摄像机（11）、第三摄像机（12）、第一指针（13）、第二指针（14）。本发明风浪补偿系统的海上试验设备及试验方法，在保证试验能顺利进行的基础上，不仅成本较低，操作简单，可重复使用，又可以节约使用水下机器人产生的租赁成本、安装费用以及时间成本。

说明书

技术领域

本发明涉及一种风浪补偿系统的海上试验设备及试验方法。

背景技术

随着日益对海底资源的加剧开发和作业深度的加深，在当前的海洋工程装备配置中，风浪补偿系统越来越普及，已然成为走向深海工程的必要工具，风浪补偿技术作为吊放系统的最重要功能，其使用领域主要集中在海洋平台钻采作业、井口维修、海上货物起吊转移、潜器回收及吊放、海底设备维修和海上设备安装等等。

通常，工作船或浮式平台在海上施工作业时，海浪的起伏变化会使船舶呈现复杂的运动，如横摇、纵摇及垂直方向的升沉运动，这些运动会影响工作船上的吊放系统安全、可靠地作业，而风浪补偿系统则是一种通过主动和被动技术相互结合的方式，对这种由波浪运动引起的工作母船或浮式平台上作业设备的不规则运动进行补偿的系统，从而控制与作业设备连接的吊物在水下或水下的运动幅度和周期，使吊物运动趋于平缓或者保持静止不动。

近些年，在我国的船舶建造行业，欧美公司基于我国廉价的劳动力市场和物料成本市场，相继在我国的一些船厂建造了一些带有风浪补偿系统的高端工程船或者平台，但是最终设备的海上调试基本都是回到国外来完成，其最主要原因是，在对该系统进行最后的海上试验时，不仅需要借助恶劣海况，而且要用到水下机器人来配合完成；但在我国国内市场，由于专业水下机器人市场业务较少，不容易租赁到，且租赁价格非常昂贵，船东方无法承担该费用，所以选择去国外完成。

发明内容

本发明的目的是提供一种不需要水下机器人的配合，并且能很好地完成风浪补偿系统各项性能的海上测试和调试的风浪补偿系统的试验设备及试验方法。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：一种风浪补偿系统的海上试验设备，包括被测试的风浪补偿系统设备（1）、吊钩（2）、试验配重（3）、标尺配重（4）、钢丝绳（5）、第一浮力球（6）、小标尺（7）、第二浮力球（8）、大标尺（9）、第一摄像机（10）、第二摄像机（11）、第三摄像机（12）、第一指针（13）、第二指针（14），所述标尺配重（4）、大标尺（9）和第二浮力球（8）连成一体并沉放于海底，所述第一浮力球（6）通过小标尺（7）固定在试验配重（3）上，所述第二浮力球（8）基于浮力作用使大标尺（9）处于拉直状态，所述第一指针（13）固定在吊钩（2）上，所述第一指针（13）、第二指针（14）连同吊钩（2）以及试验配重（3）随作业船一起做升沉运动，第一指针（13）、第二指针（14）相对于小标尺（7）和大标尺（9）作上下往复运动，所述第一摄像机（10）位于第一指针（13）上，所述第二摄像机（11）和第三摄像机（12）位于第二指针（14）上，所述第一摄像机（10）、第二摄像机（11）和第三摄像机（12）对第一指针（13）、第二指针（14）相对与大标尺（9）、小标尺（7）的往复运动进行实时观测，所述第二摄像机（11）和第三摄像机（12）观测到第二指针（14）与大标尺（9）的相对位移，并传输给船上供调试人员及时使用调整被测试的风浪补偿系统设备（1）的设置。

所述大标尺（9）和小标尺（7）上带有布置均匀的刻度标记。

本发明为实现上述目的所采用的另一技术方案是：一种风浪补偿系统的试验设备的试验方法，所述以下步骤

a、在海面有波浪的前提下，将待测试的风浪补偿系统设备（1）固定于船舶或浮式平台上，将吊钩（2）带有配重和试验工具下放到水下；

b、标尺配重（4）、大标尺（9）和第二浮力球（8）通过吊钩（2）下放到海底，同时将试验配重（3）位于大标尺（9）的中部，不能与海底接触，由于波浪的作用，吊钩（2）、第二指针（14）及试验配重（3）随船舶或者浮式平台做上下升沉运动，位于第二指针（14）上的第二摄像机（11）将实时观测到试验配重（3）相对于大标尺（9）的运动幅度以及运动周期，并将观测到的信息及时传输给工作船上的调试人员，并对风浪补偿系统参数作出调整，使试验配重（3）平稳地悬停在某一高度，以达到预期目标；

c、步骤b完成后，工作船上切换至风浪补偿系统的工作模式，通过吊钩（2）将试验配重（3）缓慢下放，直至与海床接触，第三摄像机（12）及时记录整个着床过程以及是否有起降变化，并将信息实时传输给船上调试人员，对风浪补偿系统作出调整，直至试验配重（3）着床时再无起降运动，以达到预期目标；

d、完成步骤b和步骤c后，工作船上再次切换风浪补偿系统的工作模式，继续降低吊钩（2）的高度，使钢丝绳（5）处于松弛状态，吊钩（2）不能碰撞到试验配重（3），吊钩（2）携带第一指针（13）将会上下往复运动，通过第一摄像机（10）将观测这种运动，并实时反馈到船上调试人员，对系统作出调整，使吊钩（2）平稳停留在水面下，以达到预期要求。

本发明一种风浪补偿系统的海上试验设备及试验方法，在保证试验能顺利进行的基础上，不仅成本较低，操作简单，可重复使用，又可以节约使用水下机器人产生的租赁成本、安装费用以及时间成本。

附图说明

图1是本发明一种风浪补偿系统的海上试验设备及试验方法的试验设备结构示意图。

图2是本发明一种风浪补偿系统的海上试验方法的步骤b的操作示意图。

图3是本发明一种风浪补偿系统的海上试验方法的步骤c的操作示意图。

图4是本发明一种风浪补偿系统的海上试验方法的步骤d的操作示意图。

图5是本发明一种风浪补偿系统的海上试验设备及试验方法的试验设备的标尺结构示意图。

图6是本发明一种风浪补偿系统的海上试验设备及试验方法的试验设备的指针结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，一种风浪补偿系统的海上试验设备，包括被测试的风浪补偿系统设备1、吊钩2、试验配重3、标尺配重4、钢丝绳5、第一浮力球6、小标尺7、第二浮力球8、大标尺9、第一摄像机10、第二摄像机11、第三摄像机12、第一指针13、第二指针14，标尺配重4、大标尺9和第二浮力球8连成一体并沉放于海底，第一浮力球6通过小标尺7固定在试验配重3上，第二浮力球8基于浮力作用使大标尺9处于拉直状态，第一指针13固定在吊钩（2）上，第一指针13、第二指针14连同吊钩2以及试验配重3随作业船一起做升沉运动，第一指针13、第二指针14相对于小标尺7和大标尺9作上下往复运动，第一摄像机10位于第一指针（13）上，第二摄像机11和第三摄像机12位于第二指针14上，第一摄像机10、第二摄像机11和第三摄像机12对第一指针13、第二指针14相对与大标尺9、小标尺7的往复运动进行实时观测，第二摄像机11和第三摄像机12观测到第二指针14与大标尺9的相对位移，并传输给船上供调试人员及时使用调整被测试的风浪补偿系统设备1的设置，大标尺9和小标尺7上带有布置均匀的刻度标记，色彩艳丽，利于第一摄像机10、第二摄像机11、第三摄像机12实时在水下对其进行清晰观测。

一种风浪补偿系统的试验设备的试验方法，所述以下步骤：步骤a,如图1所示，在海面有波浪的前提下，待测试的风浪补偿系统设备1固定于船舶或浮式平台15上，吊钩2带有配重和一系列试验工具下放到水下；步骤b，如图2所示，标尺配重4、大标尺9和第二浮力球8通过吊钩2下放到海底，同时试验配重3尽可能位于大标尺9的中部，但不能与海底接触，这时，由于波浪的作用，吊钩2、第二指针14及试验配重3将随船或者平台作上下升沉运动，此时位于第二指针14上的第二摄像机11将实时观测到试验配重3相对于大标尺9的运动幅度以及运动周期，并将这些信息及时传输给工作船上的调试人员，并对风浪补偿系统参数作出调整，使试验配重3平稳地悬停在某一高度，以达到预期目标；步骤c，如图3所示，在完成步骤b后，工作船上切换风浪补偿系统的工作模式，通过吊钩2将试验配重3缓慢下放，直至与海床接触，整个着床过程，以及是否有起降变化，将被第三摄像机12及时记录，并将信息实时传输给船上调试人员，以便对风浪补偿系统作出调整，直至试验配重3着床时再无起降运动，以达到预期目标；步骤d，如图4所示，在完成步骤b和步骤c后，工作船上再次切换风浪补偿系统的工作模式，继续降低吊钩2的高度，使钢丝绳5处于松弛状态，由于钢丝绳5足够长，吊钩2不会碰撞到试验配重3，此时吊钩2携带第一指针13将会上下往复运动，第一摄像机10将实时观测到这种运动，并实时反馈到船上调试人员那里，其对系统作出调整，使吊钩平稳停留在某一高度，以达到预期要求。

本发明一种风浪补偿系统的海上试验设备及试验方法，通过两套独立的标尺系统，利用实时摄像机，可以实时观测每项试验的水下记录结果，并传输给工作处船上的调试人员，其对系统及时做出调整，以满足系统设计预期。同时，该试验方法，操作简单、实用性强，可以避免使用水下机器人的辅助。